关于侧钻井过程中油气储层保护的研究

摘 要：在分析了煤层气的储层特征的基础上，进一步分析了在钻井过程中钻井液及钻井压力对储层的伤害机理，进而在钻井液和钻井工艺两方面对储层保护进行了分析总结。

关键字：煤层气；储层保护；钻井液；钻井压力

一、引言

油气层的损害在油气田生产的各个环节中是普遍存在的。在长期的油气田生产实践中人们发现，油气田的整个生产过程中都可能造成油气层损害。所谓侧钻井是指在原地质、工程报废油水井的某个预定井段套管钻铣开窗，钻出新的井眼，然后在这个新的井眼中下入小套管，固井完井。它可以充分的利用原井井筒、原井井场、进井道路、地面流程等，并可以最大限度地挖掘地层潜力，完善注采井网，提高最终采收率，降本增效。

二、侧钻井过程中油气层损害的机理及损害因素分析

1、侧钻井过程中油气层的损害机理

侧钻过程中油气层损害的实质就是油气层中流体阻力的增加、渗透率的下降，具体表现为油气层中的“流体流不出来、注不进去”的堵塞现象。油气层损害机理实质上油气层损害的成因问题，其成因具有复杂性。钻开油气层之前，油气藏岩石及其矿物组分和其中所含流体基本上处于平衡状态。而在钻开油气层之后，钻井、完井、采油、增产、修井等各项作业措施都可能破坏这种平衡状态，导致油气层损害。

2、侧钻井过程中油气层的损害因素分析

（1）钻井液方面：钻井液是与储层最早接触的入井流体，其滤液性质决定了储层发生敏感性损害的程度和后果，其损害程度要远远超过后期完井作业所引起的损害。钻井液对油气层的损害主要表现在以下几个方面：第一钻井液中的固相颗粒堵塞油气层引起的损害，第二钻井液滤液与油气层岩石不配伍引起的损害，第三钻井液滤液与油气层流体不配伍引起的损害，第四相渗透率变化引起的损害，第五负压差急剧变化造成的油气层损害。（2）工程方面：侧钻井过程中随着钻井液固相和液相与岩石、地层流体的作用时间和侵入深度的变化对油气层的损害会不断加剧。影响作用时间和侵入深度主要是工程因素，这些因素可归纳为以下四个方面，第一井底压差，第二泥浆浸泡时间，第三环空返速，第四固井质量。施工过程中各种构成因素的影响很大程度上损害着油气层。

三、侧钻井过程中油气层保护体系的具体内容

1、强化地质、工程、油藏三设计的研究与结合，充分了解井史井况

结合油藏和地质设计情况，充分了解侧钻目的，摸清储层特征流体性质、地层压力、流体温度、油水关系、油藏类型等主要地质因素，从而对区域地质概况做到心中有数，为施工过程中钻井液的配置提供理论基础，结合工程设计了解原井基础数据和轨道参数设计和井身结构设计，从而优选施工方案和合理高效固井，最大限度的保护好油气层。

2、结合油藏地质特征，强化钻井液技术研究应用

钻井液是与储层最早接触的入井流体，其滤液性质决定了储层发生敏感性损害的程度和后果，其损害程度要远远超过后期完井作业所引起的损害，因此油气层保护钻井液保护是第一重要的。（1）保证钻井液密度可调，从而满足不同压力油气层衡压力钻井的需要，我国油气层压力系数从0.4 到2.87 ，部分低压、低渗、岩石坚固的油气层，需采用负压差钻进来减少对油气层的损害，钻井液密度研究要围绕这个范围开展工作才能满足各种需要。（2）钻井液中固相颗粒必须与油气层渗流通道匹配。钻井液中除保持必需的膨润土、加重剂、暂堵剂等外，应尽可能降低钻井液中膨润土和无用固相的含量，依据所钻油气层的孔喉直径，选择匹配的固相颗粒尺寸大小、级配和数量，用以控制固相侵入油气层的数量与深度。（3）钻井液必须与油气层岩石相配伍。对于中、强水敏性油气层应采用不引起粘土水化膨胀的强抑制性钻井液，例如氧化钾钻井液、钾氨基聚合物钻井液、甲酸盐钻井液、两性离子聚合物钻井液、阳离子聚合物钻井液、正电胶钻井液、油基钻井液和油包水钻井液等；对于盐敏性油气层，钻井液的矿化度应控制在两个临界矿化度之间；对于碱敏性油气层，钻井液的pH值应尽可能控制在7-8；如果需要调配PH值最好不要用烧碱作为碱性控制剂；对于非酸敏油气层，可选用酸溶处理剂和暂堵剂，对于速敏油气层应尽量降低压差和严防井漏，采用油基或油包水钻井液、水包油钻井液时，最好选用非离子型乳化剂，以免发生润湿反转。（4）钻井液滤液组分必须与油气层中流体相配伍。滤液中所含的无机离子和处理剂不与地层中流体发生沉淀反应；滤液与地层中流体不发生乳化堵塞作用；滤液表面张力低，以防发生水锁作用；滤液中所含细菌在油气层所处环境中不会繁殖生长。（5）钻井液的组分与性能都能满足保护油气层的需要，所用各种处理剂对油气层渗透率影响小。尽可能降低钻井液处于各种状态下的滤失量及泥饼渗透率，改善流变性，降低当量钻井液密度和起下管柱或开泵时的激动压力。此外，钻井液的组分还必须有效地控制处于多套压力层系裸眼井段中的油气层可能发生的损害。

3、结合工程设计要求，强化侧钻井工艺技术公关

（1）建立四个压力剖面，为井身结构和钻井液密度设计提供科学依据。地层孔隙压力、破裂压力、地应力和坍塌压力是侧钻井工程设计和施工的基础参数，依据上述四个压力才有可能进行合理的井身结构设计，确定出合理的钻井液密度，实现衡压力钻井，从而减少压差对油气层所产生的损害。（2）确定合理的井身结构是实现衡压力钻井的基本保证。井身结构的设计原则有多条，但最重要的一条就是满足保护油气层是先进平衡压力钻井的需要。特别是多压力层系，合理设计井身结构。（3）实现衡压力钻井，控制油气层的压差处于安全的最低值。为了尽可能将压差降至安全的最低限，对一般井来说，钻进时努力改善钻井液流变性和优选环空返速，降低环空流动阻力与钻屑浓度；起下钻时，调整钻井液触变性，控制起钻速度，降低抽吸压力。对于地层孔隙压力系数小于0.8的低压油气层，可依据实际的地层孔隙压力，分别选用充气钻井、泡沫流体钻井、雾流体或空气钻井，降低压差，甚至可采用负压差钻井，减小对油气层的损害。（4）降低浸泡时间。钻井过程中，油气层浸泡时间从钻开油气层开始直到固井结束，包括纯钻进时间、起下钻接单根时间、处理事故与井下复杂情况时间、辅助工作与非生产时间、完井电测、下套管及固井时间，为了缩短浸泡时间，减少对油气层的损害。

4、结合地质、工程、油藏设计优质高效固井

（1）提高固井质量。固井作业施工时间短、工序内容多、材料消耗大、技术性强、未知影响因素复杂。因此要优质地固好一口井，必须精心设计、精心施工、严密组织、严格质量控制，在施工后形成一个完整的水泥环.使水泥与套管、水泥与井壁固结好，水泥胶结强度高，油气水层封隔好，不窜、不漏。（2）降低水泥浆失水量。在水泥浆中加入降失水剂。控制失水量小于250ml，控制水泥浆失水量不仅有利于保护油气层，而且是保证安全固井，提高环空层间封隔质量及顶替效率的关键因素 。（3）采用屏蔽暂堵钻井液技术。钻开油气层时采用屏蔽暂堵钻井液技术，在井壁附近形成屏蔽环，在固井作业中阻止水泥浆固相颗粒和滤液进入油气层。

五、侧钻井过程中油气层保护体系实施效果

通过强化基础技术研究，形成的保护油气层、提高侧钻成功率的技术措施，选取合理的钻井液技术和采取合理的施工保护技术措施，2008-2010年在东辛采油厂区域成功施工侧钻井14口，累计增油42023.8吨，效果显著。以近两年年来原油销售平均价格是4200元/吨；吨油完全成本1400元/吨计算。侧钻累计油增加的效益=（原油销售平均价格-吨油完全成本） ×累计增产原油吨数=（4200-1400）*42023.8=11766（万元）